非線性光學(xué)實(shí)例(1)- 光柵,Chi2材料,二次諧波增強(qiáng)
這回我們不用模板,直接開(kāi)個(gè)新的項(xiàng)目,調(diào)制單位,輸入一系列參數(shù):
頻率范圍:
畫(huà)個(gè)金屬方塊:
再畫(huà)個(gè)介質(zhì)在中間:
添加新材料,硒化鎘,二階非線性:
將中間介質(zhì)換成硒化鎘:
用宏生成銀材料:
可將材料改顏色區(qū)分:
添加平面波,場(chǎng)強(qiáng)參數(shù)化:
定義新的激勵(lì)信號(hào),這里我們要看二次諧波,所以只需要激勵(lì)基礎(chǔ)頻率,就是正弦波:
這里參數(shù)N是周期個(gè)數(shù),T是周期,我們給起始兩個(gè)周期過(guò)渡:
背景添加半個(gè)波長(zhǎng):
邊界是電和磁,這樣配合平面波的極化方向,就能用TM模式激勵(lì)出表面等離SPP。
下面我們添加E和H的監(jiān)視器,位置在Z+方向接近邊界處。
加密網(wǎng)格:
全局加密中,可不選consider PEC/lossy only, 因?yàn)槲覀冇玫亩际强赏高^(guò)類(lèi)型的材料,這樣邊緣加密會(huì)更好一點(diǎn)。
將自定義信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào):
仿真時(shí)間就和激勵(lì)信號(hào)時(shí)間一樣長(zhǎng),不選自動(dòng)采樣,這樣盡可能采樣多一些。
開(kāi)始仿真。結(jié)束后,查看探針的信號(hào),可見(jiàn)后期基本穩(wěn)態(tài)了。
下面我們獲取穩(wěn)態(tài)探針信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù),這樣電場(chǎng)磁場(chǎng)就可以組合成光強(qiáng)(intensity),不同諧波的光強(qiáng)都有。
先用x-Resample模板提取最后一個(gè)周期:
再用傅里葉級(jí)數(shù)對(duì)其計(jì)算,我們算到4階諧波就可以了:
然后將電場(chǎng)磁場(chǎng)合成功率:
功率結(jié)果提取基礎(chǔ)頻率:
功率結(jié)果提取二階諧波:
最后將兩個(gè)強(qiáng)度對(duì)比,得到二階諧波的生成效率:
有了這個(gè)量,下面我們對(duì)這個(gè)量進(jìn)行自適應(yīng)加密,重新參數(shù)掃描仿真:
添加新的參數(shù),特殊歸一化的入射場(chǎng)強(qiáng),然后將E0與該參數(shù)和非線性材料的參數(shù)聯(lián)系起來(lái):
參數(shù)掃描:
結(jié)束后看結(jié)果:
與文獻(xiàn)一致:
如果加個(gè)場(chǎng)監(jiān)視器,可見(jiàn)表面等離子激元模式傳播:
小結(jié):
1. 光學(xué)中的Intensity(簡(jiǎn)寫(xiě)I)就是仿真中的功率。
2. 本案例的兩個(gè)材料,一個(gè)是二階非線性的硒化鎘,一個(gè)是Drude模型的銀。
3. 結(jié)果顯示,雖然我們只激勵(lì)一個(gè)頻率,但是在表面等離子激元傳播過(guò)程中,由于材料的非線性,生成了二次諧波,并且與激勵(lì)的場(chǎng)強(qiáng)成指數(shù)關(guān)系增長(zhǎng)。